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耐材行業資訊

鋼包透氣磚的材質、損毀因素及安裝施工介紹

編輯:耐火磚???瀏覽:???時間:2020-10-19

 
鋼包透氣磚的損毀因素
1、沖刷和磨損作用。鋼包吹煉時氣流和鋼液混在一起后形成的紊流對透氣磚有強烈的剪切、沖刷、磨損作用和加劇鋼液對透氣磚侵蝕的作用,是透氣磚損毀的主要原因。透氣磚的損毀程度取決于吹氬壓力,總時間,氣體流量。鋼包容量大時,鋼水靜壓力大,吹氣所須氣體壓力大,鋼包運送距離遠時,周轉時間長,鋼水溫度下降,鋼水黏度加大,吹氣壓力也須加大,也影響透氣磚壽命。2、熱應力作用。在透氣磚工作面,尤其是出氣狹縫四周的耐火磚,一方面與高達1600~1700℃的鋼水接觸;另一方面,又有不斷吹出的冷氣流影響,會在透氣塞內產生很高的熱應力,導致裂紋。透氣磚又屬于多次使用的耐火磚,周期性急冷急熱,容易在近工作面部位產生裂紋和剝落。3、燒氧吹洗。鋼包澆注完畢和翻包倒渣后要對透氣磚進行吹氧清洗,以清理工作面上的殘鋼和殘渣,保證工作面的清潔和氣體通道暢通。但吹氧時的過頭清掃會燒到透氣磚,超高溫(2000℃以上)和強氧化對透氣磚有極大的破壞力。這種破壞和操作條件有很大關系。4、侵蝕作用。主要是鋼液侵蝕造成的透氣塞蝕損和鋼液渣液的滲透在透氣塞工作面形成反應變質層,進而結構剝落。滲透嚴重時會堵塞氣道,降低吹開率和使用壽命。提高和保證吹成率的措施:一是要依使用條件精心設計透氣通道,優化氣道結構,改進砌筑方式,如安裝兩塊透氣磚;二是精心操作和維護,如每次澆注完后渣和殘鋼應傾倒干凈,并立即用氧氣或其他氣體清掃透氣磚表面冷鋼,吹通透氣通道。整個操作:出鋼,精煉,澆注,透氣塞清掃應連續平穩,盡量縮短相互間的間隔時間。此外,在現場實際操作過程中,有采用透氣磚蘑菇頭技術的,也取得了提高吹成率、減緩透氣磚蝕損速度和延長透氣磚使用壽命的效果,即透氣磚表面清燒后,將透氣磚噴補料直接用噴槍噴到透氣磚表面,利用透氣磚殘余熱量燒結,所形成的燒結層似蜂窩狀蘑菇頭,既保證了透氣磚的透氣性,又防止了鋼液的滲透。
 
鋼包透氣磚的材質
目前,由于鋼包趨于大型化的發展,熔煉溫度和熔煉時間都相繼有所提高,使耐火材料在使用過程中所承受的環境越來越苛刻,因此需要進一步改善透氣磚的性能,以滿足當代煉鋼工藝和煉鋼技術對透氣磚的要求。
為適應爐外精煉工藝的發展,李遠兵和梁向榮研究了MgO細粉的質量分數對剛玉-尖晶石透氣磚(磚芯)的熱震穩定性、重燒線變化、常溫抗折耐壓強度、侵蝕指數、滲透指數的影響。通過對性能的檢測分析表明,當MgO的質量分數增加時,由于MgO和Al2O3形成鎂鋁尖晶石相增加,使熱處理后的透氣磚的抗折強度增大。并且剛玉-尖晶石的熱震穩定性優于傳統的鉻鋼玉透氣磚,但是還存在一些不足,其體積穩定性不及鉻鋼玉磚。
通過在透氣磚中加入相應的添加劑,添加劑在熱處理的過程中發生相變,形成高溫固溶相,具有高溫強度高、難以被金屬熔體和熔渣潤濕等優點,使透氣磚的抗熱震性以及抗渣性等性能得到提高。
 
目前透氣磚的材質有剛玉質、鉻剛玉質、高鋁質和鎂鉻質等。
1、剛玉-尖晶石體系透氣磚單相剛玉質澆注料的抗渣性和抗熱震性均不理想,而尖晶石材料具有良好的抗渣侵蝕性。按復相改性改善耐火材料性能的原理,在剛玉燒注料中加人高純電熔尖晶石,以改善剛玉澆注料的性能。原料方面以板狀剛玉為顆粒料,以電熔白剛玉、尖晶石、活性α-Al2O3微粉等為細粉,鋁酸鈣水泥為結合劑。其優點是抗熱震性、抗渣性明顯提高;缺點是透氣磚在高溫處理過程中,尖晶石發生體積變化,造成透氣磚體積穩定性差,生產過程中不易控制。
2、剛玉-氧化鉻體系透氣磚為了進一步提髙透氣磚抵抗鋼渣的侵蝕能力,制品中加入一定量的氧化鉻微粉。,其主要原料以板狀剛玉為顆粒料,板狀剛玉細粉、氧化鉻微粉為細粉,鋁酸鈣水泥為結合劑。在高溫下氧化鉻、氧化鋁形成高溫固溶體,同時與少量的氧化鎂形成部分固溶體MgO·Cr2O3-MgO·Al2O3。這種固溶體對Fe2O3或爐渣的侵蝕及抵抗性顯著增強,且黏度非常大,從而在高溫下能夠有效地阻止鋼渣的滲透和侵蝕。同時,少量的Cr2O3還能夠抑制Al2O3過分增長,也減少了晶體內的應力,提高材料的物理性能。但如果加入量太多,剛玉晶粒生長受到過大的抑制,也將產生內應力,從而降低材料的物理性能。此外,Cr2O3價格比較高,加入量太多會大幅度增加成本;另外,Cr2O3對環境造成嚴重的污染。
3、剛玉-尖晶石體系透氣座磚剛玉-尖晶石體系透氣座磚是應用為廣泛的材質,主要原料以板狀剛玉、α-Al2O3微粉、尖晶石為主,純鋁酸鈣水泥結合。其優點是由于尖晶石抵抗酸和堿的能力比較強,并且是高熔點化合物,具有良好的性能。鋁鎂尖晶石抵抗堿性熔渣的能力強,對鐵氧化物的作用也較穩定,在高溫下與磁鐵礦接觸時會發生反應而形成固溶體,透氣座磚高溫耐侵蝕性得以提高;同時,固溶MgO或Al2O3的尖晶石由于礦物之間膨脹系數的差異,其抗熱震性更好。缺點是MgO與Al2O3按理論組成形成尖晶石時,產生約8%的體積膨脹,因而燒成時較難致密化,透氣座磚體積變化難以控制。
4、剛玉-氧化鉻體系透氣座磚剛玉-氧化鉻體系透氣座磚是在剛玉-尖晶石體系基礎上,為了提高透氣座磚高溫耐剝落性而產生的。主要原料以板狀剛玉、a-Al2O3微粉、工業氧化鉻、尖晶石為主,純鋁酸鈣水泥結合。其優點是在尖晶石提高座磚性能的基礎上,通過Al2O3-Cr2O3形成的固溶體對氧化鐵爐渣的侵蝕抵抗性顯著增加,加入少Cr2O3能抑制氧化鋁晶體過分增長,從而減小了晶體內部應力,提高透氣座磚的抗熱震性、抗沖刷性及耐侵蝕性。缺點是Cr2O3加入過多,剛玉晶粒成長速度受到嚴重影響,從而降低材料的物理性能;另外,Cr2O3對環境污染嚴重,違背了可持續發展的要求。
 
鋼包透氣磚的兩種安裝方式及施工要求
透氣磚的設置由鋼包鋼水量的大小、攪拌功能對冶煉鋼種的質量要求和工藝路線來確定。選擇鋼所底吹氣組件的位置時,應根據鋼包處理的目的來決定。透氣磚安裝在包底中心位置和偏離鋼包中心位置(吹氣點在距包底中心1/2~1/3半徑處)吹氣對鋼水的攪拌效果不同,鋼包中心底吹氬有利于鋼包渣金之間的反應,有利于頂渣的脫硫反應;而偏心底吹氬有利于鋼包內部的混合和溫度的均勻化以及夾雜物上浮。例如:CAS/CAS-OB的透氣磚則需要安裝在鋼包底部的中心位置,因為該工藝要求氬氣吹開浸漬罩下方的鋼液渣面,滿足冶煉時合金化或噴氧的要求。而LF爐工藝要求將透氣磚安裝在靠近LF爐門下方的位置,以滿足冶煉時增碳、合金和脫氧等操作的要求。鋼包透氣磚安裝越多,小氣泡產生的數量越多,去除夾雜物的效果越明顯,鋼水的質量越好。但是安裝數量越多,存在的漏鋼風險也越大。通常,冶煉普碳鋼時,70t以下的鋼包,采用1個透氣磚即可;大于70t和鋼包就需要采用兩個透氣磚。
透氣磚的安裝形式可以采用內裝式和外裝式兩種。內裝式是指將透氣磚與座磚在鋼包外預先組裝在一起,在砌筑鋼包時,清理好包底透氣磚的位置,砌筑好簾磚后將帶座磚的透氣磚吊裝至該位置,然后依次砌筑包底和包襯。外裝式由座磚、套磚和透氣磚組成。在砌筑鋼包時,在包底安裝好座磚后即可砌筑包底及包壁,后將套磚和透氣磚外側均勻涂上火泥,依次用力裝入座中,再在套磚和透氣磚的底部封上墊磚,蓋上法蘭,烘烤。內裝式透氣磚知縣用于鋼包襯磚與透氣磚壽命同步的情況,而外裝式適合用于需經常更換透氣磚的情況。由于內裝式透氣磚的安全性低、可靠性差,更換麻煩,目前,幾乎所有的鋼包均使用外裝式透氣磚。
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